C語言中使用移位操作代替乘除運算效率會更高嗎

本篇內容介紹了“C語言中使用移位操作代替乘除運算效率會更高嗎”的有關知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領大家學習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠學有所成！

在C語言程序開發中，一些移位操作似乎可以達到與乘除法操作一樣的效果。例如，4>>1 等于 2，此時右移一位相當于除以  2。類似的，2<<1 等于 4，此時左移一位相當于乘以 2。

因此，有些教材推薦使用移位操作代替乘除操作，稱可以為最終的C語言程序帶來效率上的提升，那么真的如此嗎?

移位代替乘除，C語言程序效率更高嗎?

得到答案最簡單直接的方法是做實驗，下面是兩段關于哈希算法的C語言程序，請看：

unsigned int hash( char const* s ) {  unsigned h = 0;  while ( *s != '\0' ) {  h = 127 * h + (unsigned char)*s;  ++ s;  }  return h; }

讀者應將注意力放在h = 127 * h + (unsigned  char)*s;一行，此時C語言代碼使用的是乘法操作。下面是另外一段C語言代碼，請看：

unsigned int hash( char const* s ) {  unsigned h = 0;  while ( *s != '\0' ) {  h = (h << 7) - h + (unsigned char)*s;  ++ s;  }  return h; }

唯一的區別就是使用 h<<7 移位操作代替了 127 * h 乘法操作

與前面那段C語言代碼相比，唯一的區別就是使用 h<<7 移位操作代替了 127 * h  乘法操作。在我的機器上，我測試了這兩段C語言代碼的效率，結果是兩者差不多快，有時 127 * h 版本的C語言代碼更快!

解析

C語言程序中，使用移位操作代替乘除操作更快嗎?現在這個問題我們已經有答案了：并不如此。原因在于C語言編譯器一般都會優化我們的代碼，它知道如何盡可能快地增加目標處理器體系結構的能力，也即盡量生成盡可能快的程序。

因此作為C語言程序員，我們應該做的是明確告訴編譯器我們的意圖(即到底是 i * 2，還是  i<<1)，讓它根據上下文決定如何產生更快的指令。

當硬件不支持快速乘除法時，編譯器會將乘除法轉換為移位和加法/減法的適當組合。因為它知道我們的最終目的，所以有時候顯示的寫出移位代碼，倒不如直接告訴編譯器我們的目的，這樣才能得到盡可能快的C語言程序。

事實上，有時候簡單的移位操作并不等同于乘除法，而且有些乘法并不能通過簡單的移位實現，例如：

-5 / 2 = -2 -5 >> 1 = -3 i*3 = (i<<1) + i i*10 = (i<<3) + (i<<1)

因此，使用移位操作代替乘除法操作可能會帶來預計之外的結果。而且有些移位組合也會讓同事難以理解這段C語言代碼的真實意圖，也不利于協作開發和后期維護。

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